KR101227350B1 - Complex phosphor having core-shell structure and light emitting device comprising the same - Google Patents
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Abstract
코어-쉘 구조의 복합 형광체 및 이를 포함하는 발광소자를 제공한다. 복합 형광체는 외부 광원의 빛에 의해 여기되어 가시광선을 방출하는 제1 형광체를 함유하는 코어; 및 상기 코어의 표면에 위치하고, 상기 외부 광원의 빛 및 상기 코어에서 방출되는 가시광선 중 적어도 어느 하나에 의해 여기되어, 상기 코어에서 방출되는 가시광선 보다 장파장의 가시광선을 방출하는 제2 형광체를 함유하는 외각층을 포함한다. 이에 따르면, 하나의 형광체에서 서로 다른 최대 발광 파장을 갖는 가시영역의 빛들을 방출할 수 있으므로 수 종의 형광체의 사용 없이 용이하게 백색광을 구현할 수 있다.A composite phosphor having a core-shell structure and a light emitting device including the same are provided. The composite phosphor includes a core containing a first phosphor that is excited by light of an external light source and emits visible light; And a second phosphor located on a surface of the core and excited by at least one of the light of the external light source and the visible light emitted from the core to emit a longer wavelength of visible light than the visible light emitted from the core. It includes an outer layer. Accordingly, since one phosphor can emit light in a visible region having different maximum emission wavelengths, white light can be easily realized without using several kinds of phosphors.
Description
본 발명은 형광체 및 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코어-쉘 구조의 복합 형광체 및 이를 포함하는 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a phosphor and a light emitting device, and more particularly, to a composite phosphor having a core-shell structure and a light emitting device including the same.
발광소자(또는 발광다이오드)는 반도체의 특성을 이용하여 외부에서 인가된 전위에 의해 빛을 방출하는 소자로서, 저전압 구동, 긴 수명, 낮은 소비전력, 고속응답, 소형 경량화 및 우수한 내충격성 등의 장점을 바탕으로 다양한 분야에서 이상적인 소자로 주목 받고 있다. 이 중 백색 발광소자는 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트, 컬러필터를 채용한 풀컬러 표시장치 및 백색광을 사용하는 조명에 쓰일 수 있는 여러 용도를 가지고 있다. 발광소자의 백색 발광을 구현하는 방법으로는 파장 변형, 색상 혼합 방법 등이 있으며, 단일 칩 형태로는 청색 발광다이오드 칩과 황색 발광 형광체를 조합하거나, 자외선 발광다이오드 칩에 적색/녹색/청색의 다종 형광체를 조합하는 방법이 있다.A light emitting device (or light emitting diode) is a device that emits light by an externally applied potential using characteristics of a semiconductor, and has advantages such as low voltage driving, long life, low power consumption, high speed response, small size, light weight, and excellent impact resistance. It is attracting attention as an ideal device in various fields. Among them, the white light emitting device has various uses that can be used for a thin light source, a backlight of a liquid crystal display, a full color display using a color filter, and an illumination using white light. Methods of implementing white light emission of light emitting devices include wavelength modification and color mixing methods, and in the form of a single chip, a combination of a blue light emitting diode chip and a yellow light emitting phosphor, or a variety of red, green, and blue colors on an ultraviolet light emitting diode chip. There is a method of combining phosphors.
그러나, 단일 칩을 이용한 종래의 백색 발광 방법은 여기된 하나의 형광체 입자가 적색, 녹색 및 청색의 광 중 하나의 광을 방출하는 방식이며, 다종의 형광체의 조합의 경우 각 형광체의 비중 차이로 인해 수지와의 혼합 시 층분리 현상이 나타날 수 있어 연색성 지수(color redering index, CRI)가 떨어지고 균일한 색조가 열화될 수 있는 문제가 있다. 또한, 현재 가장 광범위하게 실용화되어 있는 청색(칩)과 황색(형광체)의 조합의 경우 파장 간격이 넓어 연색성이 떨어지는 문제가 있어, 적색 계통의 형광체를 첨가하여 발광스펙트럼을 넓히려는 시도가 있어 왔다.However, the conventional white light emission method using a single chip is a method in which one excited phosphor particle emits light of one of red, green and blue light. Layer mixing may occur when mixed with a resin, resulting in a decrease in color redering index (CRI) and deterioration of uniform color tone. In addition, the combination of blue (chip) and yellow (phosphor), which is the most widely used at present, has a problem of inferior color rendering due to a wide wavelength interval, and there has been an attempt to widen the emission spectrum by adding a red phosphor.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 발광 스펙트럼을 갖는 제1 형광체 및 제2 형광체가 코어-쉘(core-shell) 구조를 이루는 복합 형광체를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a composite phosphor in which a first phosphor and a second phosphor having different emission spectra form a core-shell structure.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 복합 형광체가 포함된 연색성이 개선되고 균일한 색조를 구현할 수 있는 발광소자를 제공함에 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device capable of improving color rendering properties including the composite phosphor and realizing a uniform color tone.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 복합 형광체를 제공한다. 상기 복합 형광체는 외부 광원의 빛에 의해 여기되어 가시광선을 방출하는 제1 형광체를 함유하는 코어; 및 상기 코어의 표면에 위치하고, 상기 외부 광원의 빛 및 상기 코어에서 방출되는 가시광선 중 적어도 어느 하나에 의해 여기되어, 상기 코어에서 방출되는 가시광선 보다 장파장의 가시광선을 방출하는 제2 형광체를 함유하는 외각층을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a composite phosphor. The composite phosphor includes a core containing a first phosphor which is excited by light of an external light source and emits visible light; And a second phosphor located on a surface of the core and excited by at least one of the light of the external light source and the visible light emitted from the core to emit a longer wavelength of visible light than the visible light emitted from the core. It includes an outer layer.
상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체는 이들 각각에서 방출되는 가시광선의 혼합에 의해 백색광을 구현하거나, 또는 이들 각각에서 방출되는 가시광선, 및 외부 광원에서 방출되는 빛의 혼합에 의해 백색광을 구현할 수 있다.The first phosphor and the second phosphor may implement white light by mixing visible light emitted from each of them, or white light by mixing visible light emitted from each of them, and light emitted from an external light source. .
상기 코어의 입경은 0.1 내지 15 ㎛일 수 있으며, 상기 외각층의 두께는 5 nm 이상 내지 상기 코어의 입경의 1/4 이하이면서, 코어에서 방출되는 빛의 파장 중 가장 짧은 파장보다 작을 수 있다.The particle diameter of the core may be 0.1 to 15 μm, and the thickness of the outer layer may be 5 nm or more to 1/4 of the particle diameter of the core and smaller than the shortest wavelength among the wavelengths of light emitted from the core.
한편, 상기 외각층은 제2 형광체가 양자점 형태로 투광성 물질층에 분산된 것일 수 있으며, 상기 투광성 물질층은 SiO2, Al2O3, CaO, Y2O3 및 이들의 2종 이상의 조합물 중에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.On the other hand, the outer layer may be a second phosphor is dispersed in the translucent material layer in the form of a quantum dot, the translucent material layer is SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Y 2 O 3 and a combination of two or more thereof It may include a material selected from.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 발광소자를 제공한다. 상기 소자는 발광다이오드 칩 및 상기 발광다이오드 칩을 외부 광원으로 하는 형광체를 포함하며, 상기 형광체는 상술한 복합 형광체인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the present invention provides a light emitting device. The device includes a light emitting diode chip and a phosphor having the light emitting diode chip as an external light source, wherein the phosphor is the above-mentioned composite phosphor.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 형광체에서 서로 다른 최대 발광 파장을 갖는 가시영역의 빛들을 방출할 수 있으므로 수 종의 형광체의 사용 없이 용이하게 백색광을 구현할 수 있다. 또한, 청색 광원 및 황색 발광 형광체의 조합에 비해 코어-쉘 구조의 외각층에 손쉽게 적색 발광 형광체를 도입하여 연색성을 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제2 형광체를 양자점 형광체로 투광성 물질층에 도입하여 외각층을 구성함으로써 광 산란을 억제하고 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, since one light emits light in a visible region having different maximum emission wavelengths, white light can be easily realized without using several kinds of phosphors. In addition, compared to the combination of the blue light source and the yellow light emitting phosphor, there is an advantage that the color rendering property can be improved by easily introducing the red light emitting phosphor into the outer layer of the core-shell structure. In addition, by introducing a second phosphor into the light transmissive material layer as a quantum dot phosphor to form an outer layer, light scattering can be suppressed and light extraction efficiency can be further improved.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 형광체의 개략적인 단면 및 발광 메커니즘을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 형광체의 개략적인 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 형광체를 포함하는 발광소자의 개략적인 단면을 나타낸 것이다.1 is a schematic cross-sectional view and a light emitting mechanism of a composite phosphor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a schematic cross section of a composite phosphor according to another embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device including a composite phosphor according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장 또는 축소된 것이며, 본 발명의 설명을 위한 부분 이외의 부분은 생략된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated or reduced for clarity, and portions other than those for explanation of the present invention are omitted. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 형광체의 개략적인 단면 및 발광 메커니즘을 도식화한 것이다.1 is a schematic cross-sectional view and a light emitting mechanism of a composite phosphor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 복합 형광체(P1)는 코어(C) 및 코어(C)의 표면에 위치하는 외각층(S)의 포함하는 구조로 이루어지며, 상기 코어(C)는 제1 형광체를 함유하고, 상기 외각층(S)은 제2 형광체를 함유하되, 상기 제1 및 제2 형광체는 서로 다른 최대 발광 파장을 갖는다.Referring to FIG. 1, the composite phosphor P1 of the present exemplary embodiment has a structure including a core C and an outer layer S positioned on a surface of the core C, and the core C includes a first A phosphor is contained, and the outer layer S contains a second phosphor, and the first and second phosphors have different maximum emission wavelengths.
본 실시예의 복합 형광체의 발광 메커니즘은 다음과 같다.The light emitting mechanism of the composite phosphor of this embodiment is as follows.
외부 광원의 빛(10)이 복합 형광체(P1)에 입사하면, 상기 코어(C)에 함유된 제1 형광체가 여기된 후 기저 상태로 돌아오면서 가시광선(12)을 방출하게 된다. 또한, 상기 외각층(S)에 함유된 제2 형광체는 외부 광원의 빛(10) 및 코어(C)에서 방출되는 가시광선(12) 중 적어도 어느 하나의 빛(14)에 여기된 후 기저 상태로 돌아오면서, 상기 코어(c)에서 방출되는 가시광선(12) 보다 장파장의 가시광선(16)을 방출한다(도 1에서 도면 부호 10’은 코어(C) 및 외각층(S)에서 파장 변환 없이 방출되는 외부 광원의 빛(10)의 일부를 나타낸다). 예를 들어, 상기 코어(C)에서 방출되는 가시광선(12)의 파장은 380 내지 560 nm의 파장 영역에 포함될 수 있으며, 상기 외각층(S)에서 방출되는 가시광선(16)의 파장은 560 내지 780 nm의 파장 영역에 포함될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체의 최대 발광 파장이 서로 일치하지 않는 한 어떠한 가시광선 파장 영역의 값도 가질 수 있다.When the light 10 of the external light source is incident on the composite phosphor P1, the first phosphor contained in the core C is excited and returns to the ground state to emit
특히, 상기 복합 형광체의 제1 형광체 및 제2 형광체는, 이들 각각에서 방출되는 가시광선의 혼합에 의해 백색광을 구현하거나, 이들 각각에서 방출되는 가시광선 및 외부 광원에서 방출되는 빛의 혼합에 의해 백색광을 구현하도록 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 외부 광원의 빛이 자외선인 경우, ⅰ) 제1 형광체는 청색 발광 형광체이고, 제2 형광체는 (녹)황색 발광 형광체일 수 있으며, 또는 ⅱ) 제1 형광체는 청(녹)색 발광 형광체이고, 제2 형광체는 적색 발광 형광체일 수 있다. 또한, 외부 광원의 빛이 청색 가시광선인 경우, 제1 형광체는 녹색 발광 형광체이고, 제2 형광체는 적색 발광 형광체일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.In particular, the first phosphor and the second phosphor of the composite phosphor implements white light by mixing visible light emitted from each of them, or white light by mixing of visible light emitted from each of them and light emitted from an external light source. May be appropriately selected to implement. For example, when the light of the external light source is ultraviolet light, i) the first phosphor may be a blue light emitting phosphor, the second phosphor may be a (green) yellow light emitting phosphor, or ii) the first phosphor may be blue (green) color. It may be a light emitting phosphor, and the second phosphor may be a red light emitting phosphor. In addition, when the light of the external light source is blue visible light, the first phosphor may be a green light emitting phosphor, and the second phosphor may be a red light emitting phosphor. However, it is not limited thereto.
구체적으로, 상기 청색 발광 형광체는 BaMgAl10O17:Eu2 +, Sr5(PO4)3Cl:Eu2 +, Ba3MgSi2O8:Eu2+ 및 SrSiAl2O3N2:Eu2 +일 수 있고, 상기 황색 발광 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), (Ba, Sr)Si12N2:Eu, Tb3AlO12:Ce, La3Si6N11:Ce 및 Sr3SiO5:Eu일 수 있고, 상기 녹색 발광 형광체는 Ba2SiO4:Eu2 +, Sr2SiO4:Eu2 +, SrAl2O4:Eu2 +, SrGa2S4:Eu2+, SrSi2AlO2N3:Eu2 +, YSiO2N:Tb3 + 및 Gd2Si3O3N4:Tb3 +일 수 있고, 상기 적색 발광 형광체는 M2Si5N8:Eu2 +(M은 알칼리토금속), SrS:Eu2 +, CaS:Eu2 +, Sr2Si5N8:Eu2 +, (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu2+ 및 LaSi3N5:Eu2 +일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 형광체 및 제2 형광체에서 원하는 색에 해당하는 발광 파장을 얻기 위하여 무기 산화물계, 황화물계, 질화물계 및 셀레나이드계 등을 포함하는 어떠한 공지된 무기 형광체도 사용할 수 있다.Specifically, the blue light-emitting phosphor is BaMgAl 10 O 17: Eu 2 + , Sr 5 (PO 4) 3 Cl: Eu 2 +, Ba 3 MgSi 2 O 8: Eu 2+ and SrSiAl 2 O 3 N 2: Eu 2 + may be, the yellow light emitting phosphor is Y 3 Al 5 O 12: Ce 3+ (YAG: Ce), (Ba, Sr) Si 12 N 2: Eu, Tb 3 AlO 12: Ce, La 3 Si 6 N 11: Ce and Sr 3 SiO 5: may be Eu, the green light emitting phosphor is Ba 2 SiO 4: Eu 2 + , Sr 2 SiO 4: Eu 2 +, SrAl 2 O 4: Eu 2 +, SrGa 2 S 4 : Eu 2+, SrSi 2 N 2 AlO 3: Eu 2 +, YSiO 2 N: Tb 3+, and Gd 2 Si 3 O 3 N 4 : Tb may be in the + 3, the red light emitting phosphor is M 2 Si 5 N 8 : Eu 2 + (M is alkaline earth metal), SrS: Eu 2 + , CaS: Eu 2 + , Sr 2 Si 5 N 8 : Eu 2 + , (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2 + And LaSi 3 N 5 : Eu 2 + . However, the present invention is not limited thereto, and any known inorganic phosphors including inorganic oxides, sulfides, nitrides, selenides, and the like may be used to obtain emission wavelengths corresponding to a desired color in the first phosphor and the second phosphor. Can be.
한편, 상기 복합 형광체(P1)의 코어(C)를 구성하는 제1 형광체는 특별한 제한 없이 고상법, 액상법, 기상법 및 이들의 혼합법인 종래의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 다만, 상기 코어(C)의 표면에 제2 형광체를 포함하는 외각층(S)을 형성하는 단계에서는 외각층(S)의 두께를 후술하는 바와 같이 코어(C)의 입경에 비해 상대적으로 얇게 형성하여야 하며, 외각층(S)의 코팅 과정에서 기 형성된 제1 형광체의 변성 및 발광특성의 손실을 최소화해야 한다. 따라서, 공지된 형광체 합성 방법 중 졸-겔법, 공침법, 열분무법, 에멀젼법, 수열합성법 및 분사건조법 등을 사용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 코어(C)에 포함된 제1 형광체의 변성 온도 이하의 낮은 온도에서 용이하게 외각층(S)을 형성할 수 있다.On the other hand, the first phosphor constituting the core (C) of the composite phosphor (P1) can be formed by a conventionally known method that is a solid phase method, a liquid phase method, a gas phase method and a mixture thereof without particular limitation. However, in the step of forming the outer layer S including the second phosphor on the surface of the core C, the thickness of the outer layer S is relatively thin as compared to the particle diameter of the core C. In the coating process of the outer layer S, the denaturation and loss of light emission characteristics of the first phosphor formed previously should be minimized. Therefore, it is preferable to use a sol-gel method, coprecipitation method, thermal spraying method, emulsion method, hydrothermal synthesis method and spray drying method among known phosphor synthesis methods, and through this, below the modification temperature of the first phosphor contained in the core (C). The outer layer (S) can be easily formed at a low temperature of.
한편, 상기 코어(C)는, 가시광선 대역에서의 광 산란을 구현하는 동시에, 외부 광원의 빛(10)의 충분한 흡수에 의한 원하는 광량을 생성하기 위해, 그 입경을 0.1 내지 15 ㎛의 크기로 형성함이 바람직하다.On the other hand, the core (C), in order to implement the light scattering in the visible light band, and to generate a desired amount of light by sufficient absorption of the light 10 of the external light source, the particle diameter of the size of 0.1 to 15 ㎛ It is preferable to form.
또한, 상기 외각층(S)의 두께는, 코어(C)에서 방출되는 가시광선의 흡수손실을 감안하여 코어(C)에서 발생하는 광량이 외각층(S)에서 발생하는 광량에 비해 많이 발생할 수 있도록, 5 nm 이상 내지 상기 코어(C)의 입경의 1/4이하이면서, 상기 코어(C)에서 방출되는 빛의 파장 중 가장 짧은 파장보다 작도록 형성함이 바람직하다.
In addition, the thickness of the outer layer (S), in consideration of the absorption loss of visible light emitted from the core (C) so that the amount of light generated in the core (C) can be generated more than the amount of light generated in the outer layer (S) , 5 nm or more to less than 1/4 of the particle diameter of the core (C), it is preferably formed to be smaller than the shortest wavelength among the wavelengths of light emitted from the core (C).
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 형광체의 개략적인 단면을 나타낸 것이다.Figure 2 shows a schematic cross section of a composite phosphor according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 형광체(P2)의 외각층(S)은, 상기 도 1을 참조하며 설명한 외각층(S)처럼 제2 형광체가 박막 형상으로 코어(C)를 둘러싸는 구조가 아닌, 제2 형광체가 투광성 물질층(T)에 분산된 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 제2 형광체는 나노 크기를 갖는 양자점 형광체(Q)로 상기 투광성 물질층(T)에 분산됨이 바람직하다. 이를 통해 코어(C)에서 방출되는 가시광선의 산란을 최소화할 수 있으며, 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, in the outer layer S of the composite phosphor P2 according to the present embodiment, the second phosphor surrounds the core C in a thin film like the outer layer S described with reference to FIG. 1. The structure may be a structure in which the second phosphor is dispersed in the light transmissive material layer (T). In this case, it is preferable that the second phosphor is dispersed in the light transmitting material layer T as a quantum dot phosphor Q having a nano size. Through this, it is possible to minimize scattering of visible light emitted from the core C and to further improve light extraction efficiency.
상기 양자점 형광체(Q)의 입경은 약 2 내지 15nm일 수 있으며, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체(예를 들어, CdSe, CdTe 및 CdS) 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체(예를 들어, InP) 입자일 수 있다. 상기 양자점 형광체(Q)는 상기 도 1을 참조하며 설명한 바와 같이, 외부 광원의 빛 및 코어(C)에서 방출되는 가시광선 중 적어도 하나에 의해 여기되어, 보다 장파장으로 변환된 가시광선을 방출할 수 있으며, 양자점의 크기 조율을 통해 원하는 가시광선 영역의 발광 스펙트럼을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 발광효율 향상을 위해 상기 양자점 형광체(Q)의 표면은 ZnS로 코팅될 수 있다.The quantum dot phosphor (Q) may have a particle diameter of about 2 to 15 nm, and may be a group II-VI compound semiconductor (eg, CdSe, CdTe, and CdS) or a group III-V compound semiconductor (eg, InP) particles. Can be. As described with reference to FIG. 1, the quantum dot phosphor Q is excited by at least one of light of an external light source and visible light emitted from the core C, and thus emits visible light converted into longer wavelengths. In addition, the size of the quantum dot has an advantage that can easily implement the emission spectrum of the desired visible light region. In addition, the surface of the quantum dot phosphor (Q) may be coated with ZnS to improve the luminous efficiency.
상기 투광성 물질층(T)은 SiO2, Al2O3, CaO, Y2O3 및 이들의 2종 이상의 조합물 중에서 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이러한, 물질은 양자점 형광체(Q)를 바인딩하여 코어(C)의 표면에 양자점 형광체(Q)가 분산된 형태로 존재할 수 있도록 해주며, 상기 투광성 물질층(T)은 추가적으로 형광체를 보호하는 보호막의 기능을 할 수 있다.The light transmissive material layer T may include a material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Y 2 O 3, and a combination of two or more thereof. Such a material binds the quantum dot phosphor Q so that the quantum dot phosphor Q may be dispersed on the surface of the core C, and the light transmitting material layer T may further include a protective layer for protecting the phosphor. Can function.
일 예로, 상기 양자점 형광체(Q)는 습식 화학법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 상기 복합 형광체(P2)의 외각층(S)은, 상기 도 1을 참조하며 설명한 바와 같이 제1 형광체를 포함하는 코어(C) 입자를 형성한 후, 상기 코어(C) 입자를 상기 양자점 형광체(Q)가 분산된 실리카 전구체 용액 등에 혼합하고 졸-겔법을 이용하여 형성할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
For example, the quantum dot phosphor Q may be manufactured by a wet chemistry method. In addition, the outer layer S of the composite phosphor P2 forms core (C) particles including the first phosphor as described above with reference to FIG. 1, and then forms the core (C) particles in the quantum dots. The phosphor (Q) may be mixed with a dispersed silica precursor solution or the like and formed using a sol-gel method. However, it is not limited thereto.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 형광체를 포함하는 발광소자의 개략적인 단면을 나타낸 것이다.3 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device including a composite phosphor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자는 발광다이오드 칩(D) 및 상기 발광다이오드 칩(D)을 외부 광원으로 하는 형광체(P)를 포함한다. 여기서, 상기 형광체(P)는 도 1 및 도 2를 참조하며 설명한 복합 형광체(P1 또는 P2)이다.Referring to FIG. 3, the light emitting device according to the present embodiment includes a light emitting diode chip D and a phosphor P having the light emitting diode chip D as an external light source. Here, the phosphor P is the composite phosphor P1 or P2 described with reference to FIGS. 1 and 2.
상기 형광체(P)를 포함하는 발광소자는 공지된 방법을 통해 제조할 수 있으며, 예를 들어, 형광체(P)를 실리콘 수지 또는 에폭시 수지의 봉지제와 균일하게 혼합하고 탈포하는 단계, 형광체(P) 슬러리를 시린지에 담고 디스펜서를 통해 발광다이오드 칩(D)이 부착된 패키지에 도포하는 단계, 및 형광체(P)가 도포된 패키지를 경화하는 단계를 포함할 수 있다.The light emitting device including the phosphor P may be manufactured by a known method, and for example, uniformly mixing and defoaming the phosphor P with an encapsulant of a silicone resin or an epoxy resin, and phosphor P ), The slurry may be contained in a syringe and applied to a package to which the light emitting diode chip D is attached through a dispenser, and the curing of the package to which the phosphor P is applied may be performed.
상기 발광다이오드 칩(D)은 인가된 전위에 의해 청색 또는 자외선의 빛(20)을 방출하며, 상기 발광다이오드 칩(D) 상에 위치하는 형광체(P)는 상기 발광다이오드 칩(D)에서 방출된 빛(20)을 여기광으로 하여 여기광 보다 장파장의 가시광선(30)을 방출한다. 이때, 형광체(P)에서 방출되는 가시광선(30)은 상기 형광체(P)를 구성하는 코어(제1 형광체) 및 외각층(제2 형광체)에서 방출되는 가시광선의 혼합색을 띠며, 상기 가시광선(30)과 상기 발광다이오드 칩(D)에서 방출되는 빛(20)의 혼합에 의해 최종적으로 발광소자에서 방출되는 빛(L)이 결정된다.The light emitting diode chip D emits light 20 of blue or ultraviolet light by an applied potential, and the phosphor P located on the light emitting diode chip D emits light from the light emitting diode chip D. By using the light 20 as excitation light, the
따라서, 상기 발광소자를 백색 발광소자로 구현하는 경우, 상기 발광다이오드 칩(D)은 청색 발광다이오드 칩이고, 상기 형광체(P)의 제1 형광체 및 제2 형광체는 각각 녹색 발광 형광체 및 적색 발광 형광체일 수 있다. 또한, 상기 발광다이오드 칩(D)은 자외선 발광다이오드 칩이고, 상기 형광체(P)의 제1 형광체 및 제2 형광체는 ⅰ) 각각 청색 발광 형광체 및 녹황색 발광 형광체이거나, ⅱ) 각각 청록색 발광 형광체 및 적색 발광 형광체일 수 있다.Therefore, when the light emitting device is implemented as a white light emitting device, the light emitting diode chip D is a blue light emitting diode chip, and the first phosphor and the second phosphor of the phosphor P are green light emitting phosphor and red light emitting phosphor, respectively. Can be. In addition, the light emitting diode chip (D) is an ultraviolet light emitting diode chip, and the first phosphor and the second phosphor of the phosphor (P) are i) a blue light emitting phosphor and a greenish yellow light emitting phosphor, respectively, or ii) a blue green light emitting phosphor and a red phosphor, respectively. It may be a light emitting phosphor.
이처럼 본 실시예에 따른 발광소자의 경우, 단일 칩 및 단일 형광체를 사용하므로 용이하게 백색광을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 형광체들의 비중 차이로 인해 봉지재 내에서 층 분리되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 사용되는 복합 형광체의 외각층을 적색 발광 형광체로 구성함으로써 이종 형광체의 추가 없이도 청색 발광다이오드 칩과의 조합에 의한 백색광의 연색성을 향상시킬 수 있다.
As described above, in the light emitting device according to the present embodiment, since a single chip and a single phosphor are used, not only white light can be easily realized but also the layer separation in the encapsulant due to the difference in specific gravity of the phosphors can be prevented. In addition, by forming the outer layer of the composite phosphor to be used as a red light emitting phosphor, the color rendering of the white light by combination with a blue light emitting diode chip can be improved without adding a heterogeneous phosphor.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Change is possible.
P, P1, P2: 복합 형광체 C: 코어
S: 외각층 Q: 양자점 형광체
T: 투광성 물질층 D: 발광다이오드 칩
L: 발광소자의 빛 10, 10' 외부광원의 빛
12, 14: 코어에서 방출된 가시광선 16: 외각층에서 방출된 가시광선
20: 발광다이오드 칩에서 방출된 빛 30: 형광체에서 방출된 가시광선P, P1, P2: composite phosphor C: core
S: outer layer Q: quantum dot phosphor
T: Translucent material layer D: Light emitting diode chip
L: Light of light emitting
12, 14: visible light emitted from the core 16: visible light emitted from the outer layer
20: light emitted from the light emitting diode chip 30: visible light emitted from the phosphor
Claims (10)
상기 코어의 표면에 위치하고, 상기 외부 광원의 빛 및 상기 코어에서 방출되는 가시광선 중 적어도 어느 하나에 의해 여기되어, 상기 코어에서 방출되는 가시광선보다 장파장의 가시광선을 방출하는 제2 형광체를 함유하는 외각층을 포함하며,
상기 외각층은 상기 제2 형광체가 양자점 형태로 투광성 물질층에 분산된 것인 복합 형광체.A core containing a first phosphor which is excited by light of an external light source and emits visible light; And
An external phosphor containing a second phosphor located on a surface of the core and excited by at least one of the light of the external light source and the visible light emitted from the core and emitting a longer wavelength of visible light than the visible light emitted from the core Each layer,
The outer layer is a composite phosphor in which the second phosphor is dispersed in the light transmitting material layer in the form of a quantum dot.
상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체는 이들 각각에서 방출되는 가시광선의 혼합에 의해 백색광을 구현하는 것인 복합 형광체.The method of claim 1,
Wherein said first phosphor and said second phosphor embody white light by mixing visible light emitted from each of them.
상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체는 이들 각각에서 방출되는 가시광선, 및 외부 광원에서 방출되는 빛의 혼합에 의해 백색광을 구현하는 것인 복합 형광체.The method of claim 1,
Wherein said first phosphor and said second phosphor embody white light by mixing visible light emitted from each of them and light emitted from an external light source.
상기 코어의 입경은 0.1 내지 15 ㎛인 복합 형광체.The method of claim 1,
Particle diameter of the core is 0.1 to 15 ㎛ composite phosphor.
상기 외각층의 두께는 5 nm 이상 내지 상기 코어의 입경의 1/4 이하이고, 코어에서 방출되는 빛의 파장 중 가장 짧은 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 복합 형광체.5. The method of claim 4,
The thickness of the outer layer is 5 nm or more to less than 1/4 of the particle diameter of the core, the composite phosphor, characterized in that less than the shortest wavelength of the wavelength of light emitted from the core.
상기 투광성 물질층은 SiO2, Al2O3, CaO, Y2O3 및 이들의 2종 이상의 조합물 중에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 복합 형광체.The method of claim 1,
The light transmitting material layer is a composite phosphor comprising a material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Y 2 O 3 and a combination of two or more thereof.
상기 발광다이오드 칩을 외부 광원으로 하는 형광체를 포함하며,
상기 형광체는 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항의 복합 형광체인 것을 특징으로 하는 발광소자.Light emitting diode chip; And
A phosphor having the light emitting diode chip as an external light source,
The phosphor is a light emitting device, characterized in that the composite phosphor of any one of claims 1 to 5 and 7.
상기 발광다이오드 칩은 청색 발광다이오드 칩이고,
상기 복합 형광체의 제1 형광체 및 제2 형광체는 각각 녹색 발광 형광체 및 적색 발광 형광체인 백색 발광소자.9. The method of claim 8,
The light emitting diode chip is a blue light emitting diode chip,
The first phosphor and the second phosphor of the composite phosphor is a green light emitting phosphor and a red light emitting phosphor, respectively.
상기 발광다이오드 칩은 자외선 발광다이오드 칩이고,
상기 복합 형광체의 제1 형광체 및 제2 형광체는 각각 청색 발광 형광체 및 녹황색 발광 형광체이거나, 각각 청록색 발광 형광체 및 적색 발광 형광체인 백색 발광소자.9. The method of claim 8,
The light emitting diode chip is an ultraviolet light emitting diode chip,
The first phosphor and the second phosphor of the composite phosphor are blue light emitting phosphors and green yellow light emitting phosphors, respectively, or white light emitting elements which are cyan light emitting phosphors and red light emitting phosphors, respectively.
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